CN101764925A - 数字图像的浅景深模拟方法 - Google Patents

Abstract

一种数字图像的浅景深模拟方法，包括步骤如下：提供一拍摄装置，该拍摄装置对一主体进行对焦；获得该主体的最佳焦距，并拍摄一数字图像；将该数字图像分成多个区域图像；分析该些区域图像的拍摄焦距；以及模糊该些区域图像，并依据该些区域图像的拍摄焦距与该最佳焦距的差异来调整其模糊程度。借此，距离主体较远的区域图像可模糊较严重，所以模拟出的浅景深效果较为自然。

Description

数字图像的浅景深模拟方法

技术领域

本发明为一种数字图像的浅景深模拟方法，尤指一种依据各区域图像的拍摄焦距与主体的最佳焦距的差异来调整区域图像的模糊程度的浅景深模拟方法。

背景技术

一般而言，数字相机在进行拍摄动作时，该数字相机会调整其镜头组的相对位置，使得焦点(focus point)能落在被拍摄的主体上。如此，拍摄到的数字图像(或称之数字相片)即可清晰地显示该主体。而该主体的前后一段距离内的景物虽然不是完全落在焦点上，但是因为距离焦点仍不远，所以也能清楚地显示于该数字图像中，此段距离范围即为所谓的景深(Depth of field)。在景深范围外的景物因为距离该焦点较远，故显得模糊，无法清楚显示。

景深的深浅可由数字相机的多个拍摄参数所决定，例如镜头组的焦距愈长(如望远镜头)，则景深愈浅；物距(镜头组和主体间的距离)愈近，则景深愈浅；以及光圈(aperture)愈大，则景深愈浅。而使用者通常是借由调整数字相机的光圈来改变景深的深浅。

景深的深浅可以影响拍摄的数字图像的观感，不同的景深深浅有其适合拍摄的场合，例如：拍摄人像(portrait)时通常使用浅景深，使得整张数字图像中，除了主体(人像)能被清晰显示，其余的景物皆模糊，借此呈现朦胧唯美的视觉美感，并能突显出主体的存在；而在拍摄自然风景(landscape)会让景深尽量拉长，如此数字图像的全部景物均能清晰地显现。

虽然景深的深浅可以由光圈值来调整，然而除了数字单眼(DigitalSingle Lens Reflex，DSLR)相机能有较大范围的光圈值可供调整，一般较平价的数字相机的光圈值的调整范围不大，故其难以拍摄出具有浅景深效果的数字图像。

因此，只能利用一些图像或相片的后制(retouch)方法来达到浅景深的效果。例如美国专利号US6,148,113所提出的一种二维空间图像的景深模拟***及其运作方法(System for stimulating the depth of field of animage in two dimensional space and method of operation)，该***能提供使用者在拍摄出一张数字图像后，选择数字图像的焦点位置，然后该***依据数字图像的各个像素相对该焦点位置的距离来“柔焦(defocus)”该像素。例如焦点位置在数字图像的中央，则数字图像的角落处的景物会比较靠近中央处的景物模糊、不清楚。除了上述的方法外，市面上已有许多商业图像处理软件可以达到类似的效果。

然而，这些经由后制的浅景深的数字图像具有些缺陷如下：由于该些后制方法是依据像素与焦点于数字图像中的“平面距离”来决定其模糊程度，并不是依据拍摄时实际的“对焦距离”来决定其模糊程度，所以常常会造成浅景深的效果不适当。例如角落处的景物与中央的景物实际上具有相同的焦距，但是角落处的景物却被严重地模糊。

虽然有些图像处理软件可供使用者设定数字图像的不同区域的景深效果，如此使用者可依据数字图像的景物与焦点(主体)的对焦距离来调整景深效果。但此方法费时费力，且使用者也难以知道每个景物与焦点的真正对焦距离的差异，所以该方法仍是有些缺陷，实属可惜。

于是，本发明人有感上述缺陷可以改善，因此提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种数字图像的浅景深模拟方法，其依据数字图像中各区域图像的拍摄焦距与主体的最佳焦距的差异来决定其模糊程度，借此得到一张浅景深效果较自然的数字图像。

为达到上述目的，本发明提供一种数字图像的浅景深模拟方法，包括步骤如下：提供一拍摄装置，该拍摄装置对一主体进行对焦；获得该主体的最佳焦距，并拍摄一数字图像；将该数字图像分成多个区域图像；分析该些区域图像的拍摄焦距；以及模糊该些区域图像，并依据该些区域图像的拍摄焦距与该最佳焦距的差异来调整其模糊程度。

借此，本发明的数字图像的浅景深模拟方法具有以下有益效果：数字图像中各区域图像的拍摄焦距能分析出，因此可依据该些区域图像的拍摄焦距与最佳焦距的差异来模糊该些区域图像。如此，模拟出的浅景深效果较自然，不会有拍摄距离相近可是模糊程度差异甚大的情况发生。或是，反之，拍摄距离甚远可是模糊程度相近的情况发生。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明及附图，然而所附附图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的拍摄装置的功能方块图。

图2是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的流程图。

图3是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的拍摄场景示意图。

图4是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的参考数字图像示意图。

图5是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的数字图像示意图。

图6是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的数字图像的区域图像示意图。

图7是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的区域图像的拍摄焦距分析流程图。

图8是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的参考数字图像的区域图像示意图。

图9是本发明的数字图像的浅景深模拟方法的区域图像的拍摄焦距分布示意图。

【主要元件附图标记说明】

10拍摄装置

11处理器

12镜头组

13感光组件

14储存模块

20主体

21气球

30数字图像

31区域图像

40数字图像

41区域图像

步骤S100至S110

步骤S200至S206

具体实施方式

请参阅图1至图3，本发明提出一种数字图像的浅景深模拟方法，其具有步骤如下：

步骤S100：首先，提供一拍摄装置10。该拍摄装置10具有一处理器11、一镜头组12、一感光组件13以及一储存模块14。该拍摄装置10可以撷取面对镜头组12的景物的图像，并拍摄成一数字图像40(如图5所示)。该拍摄装置10可为数字相机、可拍照的移动电话等装置，本实施例以数字相机为例。而该拍摄装置10的硬件规格不限定，例如光圈的调整范围等。

步骤S102：请参阅图3，接着，使用者决定欲拍摄的景物，例如本实施例的景物为三颗气球21。并决定景物的何者为拍摄的主体(mainobject)20，例如本实施例是以中间的气球21做为主体20。接着，将该拍摄装置10的镜头组12朝向该主体20，对该主体20进行对焦的程序。在对焦的过程中，该拍摄装置10会改变其内部的镜头组12与感光组件13之间的距离数次，以改变该拍摄装置10的焦距(焦点的位置)。

每改变一次焦距时，该拍摄装置10会撷取一张参考数字图像(reference digital image)，该参考数字图像可储存至该储存模块14。接着该处理器11进一步分析该些参考数字图像，判断该些参考数字图像中，哪一张的主体20的图像是最清晰。请参阅图4，例如其中一张参考数字图像30的主体20的图像不甚清楚，故拍摄该参考数字图像30所使用的焦距不是拍摄该主体20的最佳焦距(preferable focallength)D1，镜头组12需再继续移动。

而判断图像清楚程度的方法可采用对比度检测法(contrastdetection method)等常见的自动对焦方法，并不限定。该参考数字图像30的分辨率通常较低，以便减少处理器11分析时花的运算时间。

步骤S104：该拍摄装置10在经过对焦程序后，可找到拍摄该主体20的最佳焦距D1，使得主体20的图像可接近或落在该感光组件13上。请参阅图5，然后该拍摄装置10将该主体20及其附近的景物拍摄成一数字图像40，该数字图像40有较高的分辨率(与参考数字图像30相比较)。此时的数字图像40的浅景深效果较不明显，主体20(中央的气球21)和其它景物(两旁的气球21)的清晰程度差异不大。

步骤S106：接着，请参阅图6，将该数字图像40区分成多个区域图像41。区域图像41的大小由其具有的像素(pixel)的数目决定，如区域图像41较小，则数字图像40可区分出较多的区域图像41。本实施例将该数字图像40等分成16个区域图像41。

步骤S108：之后，开始分析该些区域图像41的拍摄焦距，推论如果要将某一个区域图像41拍摄清楚时，则拍摄装置10的焦距应为多少。请参阅图2及图3，例如该数字图像40中两旁的气球21的区域图像41欲拍摄清楚时，该拍摄装置10的焦距应为D2及D3，D2及D3的值即为该区域图像41的拍摄焦距。

请参阅图7，分析该些区域图像41的拍摄焦距的详细步骤如下：

步骤S200：前述步骤S102提及，拍摄装置10于对焦过程中，每调整一次焦距即拍摄一张参考数字图像30。因此，该些参考数字图像30分别具有一对应的拍摄焦距。

步骤S202：接着，请参阅图8，将每一张该参考数字图像30也分成多个区域图像31。每一张参考数字图像30的区域图像31数目与数字图像40的区域图像41的数目一致，也为16个。

步骤S204：之后，开始分析每一张参考数字图像30的该些区域图像31。依据每一个区域图像31的清晰程度(sharpness)来判断该区域图像31是否位于其对应的该参考数字图像30的拍摄焦距。例如左上方的区域图像31在某一张参考数字图像30最为清楚，则其拍摄焦距即为该张参考数字图像30的拍摄焦距。如此，可将每一个区域图像31的拍摄焦距推论出，而区域图像31的拍摄焦距等于数字图像40的区域图像41的拍摄焦距。

步骤S206：当全部的区域图像41推论完后，可进一步将该些区域图像41依据拍摄焦距的长短排序。请参阅图9，或是进一步做成一距离分布图(distance map)，将每一个区域图像41的拍摄焦距标记在区域图像41上。如此，可清楚地了解区域图像41的拍摄焦距的相对长短。也可将每一个区域图像41的拍摄焦距与该最佳焦距的差异标记在区域图像41，做成另一距离分布图(图未示)。

步骤S110：最后，处理器11将数字图像40部分的区域图像41模糊，使得该数字图像40有明显的浅景深效果。该些区域图像41的模糊程度分别依据该区域图像41的拍摄焦距与该最佳焦距的差异来调整，如果差异越大则模糊程度越大，而同一拍摄焦距的区域图像41的模糊程度相同。本实施例中，使用了一高斯模糊法(Gaussian blur)来模糊该些区域图像41。并且，改变该高斯模糊法的高斯半径值即可调整该些区域图像41的模糊程度。

另外，也可采用下列方法将数字图像40部分的区域图像41模糊：

首先，将该些参考数字图像30的尺寸放大至与该数字图像40的尺寸一致。该些参考数字图像30的分辨率较低，所以放大后，该些参考数字图像30会变得较模糊。

接着，将该数字图像40的部分区域图像41分别与其中一张参考数字图像30中相对应的区域图像31相加合并。由于区域图像31较为模糊，故与区域图像41合并后，区域图像41也会变得比之前模糊。不同拍摄焦距的区域图像41会选用不同张的参考数字图像30的区域图像31来合并。

综合上述，本发明的数字图像的浅景深模拟方法具有以下效果：数字图像40中各区域图像41的拍摄焦距能分析出，因此可依据该些区域图像41的拍摄焦距与最佳焦距的差异来模糊该些区域图像41。如此，模拟出的浅景深效果较自然，不会有拍摄距离相近可是模糊程度差异甚大的情况发生。或是，反之，拍摄距离甚远可是模糊程度相近的情况发生。

但是以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的权利要求范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利要求范围内，特此说明。

Claims (9)

1.一种数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，包括步骤如下：

提供一拍摄装置，该拍摄装置对一主体进行对焦；

获得该主体的最佳焦距，并拍摄一数字图像；

将该数字图像分成多个区域图像；

分析该些区域图像的拍摄焦距；以及

模糊该些区域图像，并依据该些区域图像的拍摄焦距与该最佳焦距的差异来调整其模糊程度。

2.如权利要求1所述数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，该分析该些区域图像的拍摄焦距的步骤中，更包括步骤如下：

该拍摄装置于对焦过程中拍摄多张参考数字图像，该些参考数字图像各具有一相对应的拍摄焦距；

将该些参考数字图像各分成多个区域图像；

分别分析该些参考数字图像的该些区域图像；以及

分别判断该些区域图像是否位于其对应的该参考数字图像的拍摄焦距。

3.如权利要求2所述数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，该分析该些区域图像的拍摄焦距的步骤中，分别依据该些区域图像的清晰程度来判断该区域图像是否位于其对应的该参考数字图像的拍摄焦距。

4.如权利要求2所述数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，该分析该些区域图像的拍摄焦距的步骤中，更包括步骤如下：

依据该些区域图像的拍摄焦距排序该些区域图像。

5.如权利要求2所述数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，该些参考数字图像的分辨率较该数字图像的分辨率低。

6.如权利要求5所述数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，该拍摄装置具有一储存模块，该些参考数字图像储存至该储存模块中。

7.如权利要求6所述数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，该模糊该些区域图像的步骤中，更包括步骤如下：

将该些参考数字图像的尺寸放大至与该数字图像的尺寸一致；以及

该数字图像的该些区域图像分别与其中一个该参考数字图像的相对应的该区域图像合并，使得该数字图像的该些区域图像变模糊。

8.如权利要求1所述数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，该模糊该些区域图像的步骤中，使用一高斯模糊法来模糊该数字图像的该些区域图像。

9.如权利要求8所述数字图像的浅景深模拟方法，其特征在于，该模糊该些区域图像的步骤中，改变该高斯模糊法的高斯半径来调整该些区域图像的模糊程度。

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